ALMANYA- 10.12.2025- Almanya’daki Ulm Üniversitesi ile İngiltere’deki Nottingham Üniversitesi’nden araştırmacılar, gelişmiş elektron mikroskopisi kullanarak platin, paladyum ve altın nanoparçacıklarının 20 ila 800 santigrat derece arasında ısınırken ve soğurken atom düzeyinde nasıl davrandığını kaydetti.

ACS Nano dergisinde yayımlanan çalışmaya göre ekip, sıvı metalin içinde bazı atomların hiç hareket etmediğini, adeta sabitlendiğini gözlemledi. Bu ‘sabit’ atomlar, grafen yüzeyindeki kusurlara bağlanarak yerlerinde kalıyor ve metalin nasıl donacağına tamamen yön veriyor.

Araştırmada, eriyen platin nanoparçacıklarının çoğu atomu mikroskop görüntüsünden kaybolacak kadar hızlı hareket etti. Ancak aralarında bazı atomlar, nokta halinde sabit kaldı.

Bu atomlar, grafendeki boşluklara kimyasal olarak bağlanarak sıvı metal içinde hareketsiz ‘çapa noktaları’ oluşturdu. Bu sabit atomların sayısı ve dizilişi, metalin üç farklı biçimde donmasına yol açtı:

Klasik kristalleşme: Sabit atomların sayısı az ve rastgele dağılmışsa metal, yaklaşık 500 derece civarında küçük kristaller oluşturarak normal şekilde katılaşıyor.

Aşırı soğutulmuş sıvı: Sabit atomlar sıvı metali çepeçevre ‘halka’ şeklinde sararsa, platin 200-350 dereceye kadar sıvı kalıyor. Yani normal donma sıcaklığının ‘yüzlerce derece altında’. Bu aşırı soğutulmuş sıvı, kristal yerine amorf bir katıya dönüşüyor.

Hibrit yapı: Bazı büyük parçacıklarda merkez kristalleşirken kenarlar amorf kalıyor. 

Neden kristal gibi donmuyor?

Sabit atomların çevrelediği sıvı metallerin olağandışı davranmasının iki temel nedeni var: 

Geometrik uyumsuzluk: Sabit atomların aralığı, platin kristalinin gerektirdiği atomik uzaklıklarla uyuşmuyor; bu nedenle kristal oluşumu engelleniyor.

Büzülme engeli: Platin katı hale geçerken hacmi küçülüyor; ancak grafen yüzeyine güçlü bağlarla tutunan sıvı damlacığı, bu büzülmeyi gerçekleştiremiyor. Bu da kristalleşmenin enerji açısından ‘dezavantajlı’ hale gelmesine yol açıyor.

Bilgisayar simülasyonları da bu iki mekanizmayı doğruladı.

‘Katalizörde devrim yapabilir’

Platin gibi metallerin karbon yüzeyler üzerinde kullanan katalizörler, kimya endüstrisinde kritik öneme sahip. Ancak bu keşfe göre, aynı ortamda bulunan nanoparçacıklar bile ‘bulundukları yere özgü atomik kusurlar nedeniyle tamamen farklı davranışlar’ sergileyebilir.

Araştırmacılar, bu yeni bulgunun katalizör tasarımında devrim yaratabileceğini belirtiyor. Platin-karbon katalizörlerde keşfedilen ‘melez metal fazı’ gelecekte kendi kendini temizleyen, daha verimli ve daha uzun ömürlü katalizörlere kapı açabilir.